[发明专利]一种平板式固体氧化物电解池堆底部进气测试装置

说明书

技术领域

本发明属于高温水蒸气电解制氢技术领域，特别涉及一种平板式固体氧化物电解池堆底部进气测试装置。

背景技术

高温固体氧化物电解池是一种高效、低污染的能量转换装置，利用其电解水蒸汽制氢是目前能源领域的热点课题，具有广阔的发展前景。一方面可拓展高温核反应堆在发电之外的应用，特别是利用核热驱动高温电解实现大规模制备交通用液态燃料和氢气的储备，减少CO₂排放；另一方面，储存的氢以高温燃料电池模式运行用于发电，可增加高温堆发电输出能力，灵活满足高峰值电力要求。高温固体氧化物电解池堆技术的发展是其实用化的关键。高温固体氧化物电解池的操作条件为高温、高湿环境，操作和运行具有一定难度，电堆相关测试装置的开发对于高温蒸汽电解制氢技术的研究具有重要的推动作用。

在固体氧化物电堆测试过程中，电堆在高温下的良好密封是其成功运行的保证。因此首先要确保电堆的温度运行不受外界操作的影响；其次，电堆测试的进气、接线需要保证绝热、绝缘，操作方便；此外，电堆测试时堆内气体温度很高，反应气体在进电堆之前一般需要预热，高温炉外的预热一般温度较低，而炉内的盘管式预热则可能存在气管焊缝开裂或管件接头高温下的漏气问题。

公告号为CN102095446B的专利公开了一种平板式固体氧化物电解池堆测试系统，该测试系统包括气路部分，电堆加压测试部分，电化学测试部分，控制及测试部分，气路部分包括阳极气路、阴极气路和水蒸气气路，电堆加压测试部分包括机械加压装置、测压装置、高温炉以及支架。但该专利并未涉及电堆底部进气系统的设计和布局，而该部分的设计对电解池堆的电化学测试至关重要。

基于上述设计思路和现有技术没有未涉及电堆底部进气系统的设计和布局，需要提出了一种能实现电堆简单、稳定的运行和性能测试的底部进气测试装置。

发明内容

本发明的目的是为解决背景技术中所述的问题，提供一种平板式固体氧化物电解池堆底部进气测试装置，测试装置由支撑基板1、陶瓷支撑管2、缓冲垫圈3、测试底座4以及4根不锈钢气路管9组成；

所述测试底座4的外形为，上部是横截面为正方形的长方体，下部是圆环体，圆环体的轴线和长方体的纵向中心线重合，圆环体下端内壁上有一个圆环形台阶；

测试底座4正方形顶面上，4个底座顶部气孔8分别对称置于正方形顶面的两条对角线上，4个底座顶部气孔8都为不通透孔，相邻的两个底座顶部气孔8的中心距与被测试电堆10的相邻出气孔或进气孔中心距相同，每个底座顶部气孔8的上出口都同轴固接一个圆环体的气孔凸台11，4个气孔凸台11用于被测试电堆10的定位和固定，使4个底座顶部气孔8分别与被测试电堆10的进气孔或出气孔连通，在正方形的顶面上4个底座顶部气孔8按顺时针区分，分别为底座顶部气孔Ⅰ801、底座顶部气孔Ⅱ802、底座顶部气孔Ⅲ803和底座顶部气孔Ⅳ804；

测试底座4正方形底面上，在圆环体内，4个底座底部气孔6等间隔分布在正方形底面的一条中线上，4个底座底部气孔6都为不通透孔，4个底座底部气孔6从左向右区分，分别为底座底部气孔Ⅰ601、底座底部气孔Ⅱ602、底座底部气孔Ⅳ604和底座底部气孔Ⅲ603，在圆环体外，4个导线通孔5分别对称置于两条互相垂直的正方形底面的中线上，4个导线通孔5都为通透孔；

在测试底座4的长方体内部有4条气流分布孔道7，分别为气流分布孔道Ⅰ701、气流分布孔道Ⅱ702、气流分布孔道Ⅲ703和气流分布孔道Ⅳ704，4条气流分布孔道7分别将4个底座底部气孔6和4个底座顶部气孔8两两连通，其中，气流分布孔道Ⅰ701连通底座底部气孔Ⅰ601和底座顶部气孔Ⅰ801，气流分布孔道Ⅱ702连通和底座顶部气孔Ⅱ802，气流分布孔道Ⅲ703连通底座底部气孔Ⅲ603和底座顶部气孔Ⅲ803，气流分布孔道Ⅳ704连通底座底部气孔Ⅳ604和底座顶部气孔Ⅳ804；

支撑基板1有一个中心圆孔，陶瓷支撑管2包围支撑基板1的中心圆孔竖直固接在支撑基板1上，在测试底座4的圆环体下端内壁上的圆环形台阶上，测试底座4固接在陶瓷支撑管2上端，陶瓷支撑管2的上端面与测试底座4的圆环体下端内壁上的圆环形台阶之间设有缓冲垫圈3，4根不锈钢气路管9竖直设置并且固接在测试底座4正方形底面上，4根不锈钢气路管9的上端分别与底座底部气孔Ⅰ601、底座底部气孔Ⅱ602、底座底部气孔Ⅲ603和底座底部气孔Ⅳ604连通，4根不锈钢气路管9用于与外部气路连接；

所述陶瓷支撑管2的材料为氧化铝陶瓷；